河南暴雨為何久久不停歇,雲裡的水真是無窮無盡的嗎?


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河南暴雨為何久久不停歇,雲裡的水真是無窮無盡的嗎?

2021年7月17號一大早開始,河南下大雨,至21號早上6點,在不到4天時間裡,河南平均降雨量達108毫米,其中鄭州市超過345毫米。受強降雨影響,河南省河流水位全面超警,城市內澇嚴重,鄭州地鐵積水已致12人遇難。

鄭州4天降雨超15億立方米

河南省總面積為16.7萬平方千米,其中鄭州市面積7446平方千米,按照總平均降雨量計算,僅僅4天不到,河南降下180億噸雨水,其中鄭州市就傾瀉了25.69億噸水!考慮到黃河年均徑流量只有580億立方米,河南省4天降水就超過黃河4個月的水量,可想而知這雨得有多大。有同學問:雨到底是怎麼來的,天上的雲層裡怎麼能儲存如此多的水?

河南多地降雨超歷史極值

我們賴以生存的空氣裡絕大多數是氮氣和氧氣,按體積計算,這兩種氣體就佔了大約99%,剩下的1%是惰性氣體、二氧化碳和水蒸氣,而水蒸氣還不到空氣總體積的0.002%。是不是覺得很少?

水蒸氣是一個一個獨立的水分子,正常情況下我們看不見水蒸氣,只有當許多水分子因為某些原因聚集在一起形成小水滴,我們才能意識到水汽的存在。重複一遍:水蒸氣與水汽不是一回事,我們平時看到的雲,它是水蒸氣、水汽以及小冰晶的集合。

別看空氣中水的比例很小,它的總量卻達到13000立方千米,也就是13萬億噸水。考慮到全世界大江大河中每一刻流淌的淡水總量只有2.12萬億噸,換句話說,天上的水是地面所有江河水總量的6倍多!

大氣中的水是地面河水的6倍

天上有這麼多水,水比空氣重,為什麼天上的水不掉下來?

水比空氣重不假,但水蒸氣比空氣輕許多。我們知道在一個大氣壓下,每立方米乾燥空氣大約為1.29千克,而1立方米水蒸氣只有0.6千克,因此混合了水蒸氣的潮濕空氣比干燥空氣輕,它會上升到高空。

高空的溫度低,一部分水蒸氣會吸附在灰塵表面凝結成小水滴,小水滴在自身重力和空氣對流的作用下不斷上下翻滾,這就是我們看到的雲。

有下邊的熱空氣托著,雲滴不容易掉下來。但如果雲層中的固體顆粒物變多,或者對流運動強烈造成雲滴不斷碰撞越變越大,下方熱氣流託不動時,就會掉下來變成雨。

雨水從雲層中傾瀉而下

學過一些地理的同學都能了解,河南省地處南北氣候過渡帶,屬於暖溫帶-亞熱帶季風氣候。這裡氣象災害頻發,災害種類多、頻率高、強度大。受季風影響,河南每年平均降水量大約為500~900毫米,其中大約一半降水集中在夏季。

但是今年7月份,河南幾天之內就把之前大半年的雨給下完了,為什麼會這樣呢?

進入7月中旬之後,南方季風裹挾著大量水汽從華南地區一路北上,但是西太平洋副熱帶高壓區和大陸高壓區像一堵牆那樣擋住了暖濕氣流的北上通道;同時有下方河南省太行山區、伏牛山區連綿的群山,迫使飽含水汽的雲層形成強輻合抬升效應。

河南強降雨是多種因素疊加的結果

當潮濕空氣受到高山阻擋,氣流會把雲層向上推,雲層中的小雲滴在高空凝結,於是在山區形成對流雲團。由此可見,河南強降雨是由北方高壓阻擋、南方潮濕空氣北上在邊界處構成輻合區,以及山區地形抬升共同作用造成的。北方高壓區長時間維持並且與暖溫氣流交鋒,是這次河南特大暴雨的主因。

北方高壓區持續阻擋南方水氣通道

別看雲輕飄飄地浮在天上,它裡邊可是儲存了大量的水,據估算,一片長寬高各1千米的雲團,它所蘊含的水分達500噸以上,由於大氣系統循環流動,天上的云自然形成一條條寬數百公里、長達數千公里的“天河”,每一條“天河”擁有的水量比地面任河一條大河一年的水都多。

會不會有一天,天上的水會全部落到地面,再也無雨可下?這你不必擔心,因為太陽照射,地面的水會不斷地蒸發到空氣中,從而在全球形成水氣循環,在可預見的將來,雨是下不完的。

天上有許多巨大的河流

暴雨是天災,我們很難讓天不下雨,但在天氣預報技術已經相當發達的今天,未雨綢繆,提前設防,將自然災害的損失降到最低,避免不必要的人員傷亡和經濟損失,我們還是可以做一些工作的。